镁业冶炼余热综合利用发电工程可行性研究报告.doc

XXXXXX 镁业冶炼余热镁业冶炼余热 综合利用工程综合利用工程 可行性研究报告可行性研究报告可行性研究报告 X X 省工程咨询中心省工程咨询中心 XXXX 新能电力设计有限公司新能电力设计有限公司 20112011 年年 1212 月月 2020 日日 X X 目目 录录 1 概述 1 1 1 设计条件及范围 1 1 2 地区概况及工程项目现状 2 1 3 项目提出的背景及建设的必要性和可行性 4 1 4 可行性研究主要设计原则 6 2 电力系统 8 2 1 概述 8 2 2 接入系统方案 8 3 烟气余热情况 9 3 1 烟气余热现状 9 3 2 烟气余热数据 9 4 厂址条件 10 4 1 厂址地理 10 4 2 交通运输 10 4 3 电厂水源 10 4 4 岩土工程 10 4 5 水文气象 11 5 循环经济实施工程设想 14 5 1 全厂总体规划及总平面布置 14 5 2 装机技术方案 17 5 3 热力系统 24 5 4 主厂房布置 26 5 5 电气系统 27 5 6 控制系统 29 5 7 化学水部分 31 5 8 供排水系统 34 5 9 采暖 通风及空调系统 41 5 10 建筑部分 44 5 11 土建部分 45 6 环境保护 48 6 1 概述 48 6 2 建设项目的主要污染源和主要污染物 49 6 3 设计依据及执行的环境标准 50 6 4 控制污染物的初步设想与影响分析 51 6 5 绿化 52 6 6 环境管理与环境监测 53 6 7 环境保护投资估算 53 7 劳动安全与工业卫生 55 X X 7 1 概述 55 7 2 防火 防爆 55 7 3 防毒 防化学伤害 57 7 4 防电伤 防机械伤害和其它伤害 58 7 5 防暑 降温 采暖 防潮 59 7 6 防噪声 防振动 60 7 7 其它安全措施 63 7 8 劳动安全及工业卫生机构与设施 63 8 节约资源和合理利用能源措施 64 8 1 本工程应遵循的节能标准及节能规范 64 8 2 项目所在地能源供应概况及分析 64 8 3 本工程设计所采取的节能措施及效果 64 8 4 下阶段节能设计设想 66 9 运行组织与设计定员 69 9 1 电厂运行组织机构设置 69 9 2 电厂设计定员 69 10 工程实施条件及轮廓进度 70 10 1 项目实施条件 70 10 2 地方施工条件 70 10 3 主要大型机具配备 70 10 4 主要施工方案 71 10 5 供应能力 71 10 6 交通运输条件及大件设备的运输 71 10 7 轮廓进度安排 72 11 投资估算及财务评价 73 11 1 投资估算范围 73 11 2 投资估算 73 11 3 企业财务效益分析 73 11 4 技术指标 79 12 实施循环经济的评价意见 81 12 1 概述 81 12 2 工程建设的主要指标 81 12 3 本工程贯彻循环经济的评价 83 12 4 结论意见及建议 83 X X 附图目录 附图目录 序号名 称专 业 代 码 1厂区总平面布置图DT F1112K Z01 2电气主接线图DT F1112K D01 3热力系统图DT F1112K J01 4硅铁余热烟风系统图DT F1112K J02 5金属镁精炼车间余热烟气系统图DT F1112K J03 6煅烧车间余热烟气系统图DT F1112K J04 7主厂房零米平面布置图DT F1112K J05 8主厂房横剖面布置图DT F1112K J06 9水量平衡图DT F1112K S01 10技术供水系统图DT F1112K S02 11空冷岛平剖面布置图DT F1112K S03 12锅炉补给水处理系统图DT F1112K H01 13全厂自动化系统规划图DT F1112K K01 X X 附表目录 附表目录 建设项目投资估算及财务评价表建设项目投资估算及财务评价表 表一 总估算表 表二 现金流量表 表三 贷款偿还预测表 附件 附件 附件 附件 锅炉补给水水质分析报告 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 1 1 概述概述 1 1 设计条件及范围设计条件及范围 1 1 1 设计依据 XXX 镁合金有限公司 关于委托开展 XXXX 镁合金有限公司冶炼余热发电工 程可行性研究报告的函 XXXX 镁合金有限公司镁业冶炼余热发电工程可行性研究主要设计原则会议纪 要 火力发电厂可行性研究报告内容深度规定 DL T5375 2008 火力发电厂设计技术规程以及各专业有关技术规程规定 火力发电厂前期工程设计守则 可研篇 XXXX 镁合金有限公司提供的基础文件及资料 国务院 关于加快发展循环经济的若干意见 国发 2005 22 号 内蒙古自治区包头钢铁设计院提供的冶金生产项目可研报告 国务院关于加强节能工作的决定 国发 2006 28 号 1 1 2 建设地点 规模 进度 建设单位 X 县 XX 镁合金有限公司 建设地点 X 县老高川乡石尧店村 XX 厂区内 建设规模 本期工程建设 2 6MW 直接空冷 凝汽式汽轮发电机组 综合利用镁 合金公司余热 不考虑扩建 建设进度 本期工程计划于 2012 年 3 月开工建设 2012 年 11 月第一台机组投 产发电 2012 年 12 月第二台机组投产发电 1 1 3 研究范围 本次可行性研究仅对 X 县老高川乡石尧店村厂址的建设条件进行分析研究 不 再进行其他厂址的比较选择 根据厂址现有用地范围优化研究电站总体规划方案 作为节能减排项目 将对本期 2 6MW 机组全部生产系统及布置的方案进行可 行性研究 提出综合利用流程图 着重研究冶炼余热综合利用发电装机方案 电气系统 烟气余热供应系统 水源 环保 工程地质 厂区条件等电厂建设的外部条件 并提出 工程各工艺系统的方案设想 重点是主厂房布置 做出本工程的投资估算 经济效益分 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 2 析与评价 1 2 地区概况及工程项目现状地区概况及工程项目现状 1 2 1 区域概况 X 县位于 X 省北部 总面积 3229 平方公里 总人口 21 万人 县人民政府驻 X 镇 X 县位于 X 省最北部 榆林地区东北部 北纬 38 度 42 分至 39 度 35 分 东经 110 度 22 分至 111 度 14 分 北与内蒙古自治区伊克昭盟准格尔旗 伊金霍洛旗接壤 东与山 西省忻州地区河曲县 保德县隔黄河相望 西南部与 X 省神木县毗邻 土地面积占榆林 地区总面积的 7 45 占 X 省总面积的 1 56 县城至神木 83 公里 至榆林 219 公里 至省会西安 895 公里 至山西省省会太原 370 公里 辖 X 永安 麻镇 麻地沟 哈 镇 哈拉寨 三镇和黄甫 古城 墙头 海则庙 高石崖 大岔 清水 木瓜 孤山 庙沟门 三道沟 老高川 大昌汗 新民 田家寨 王家墩 武家庄 碛塄 付家 土 旁加焉 赵五家湾 20 个乡 362 个行政村 1350 个自然村 县域内地形总的地势是西北高 东南低 海拨高度在 780 米至 1426 5 米之间 县境 内的最高处为新民乡的新民山 最低处为王家墩乡的黄河沿岸浅滩 X 县河流较多 一 级河流有黄河 四级河流有皇甫川 黄甫川 孤山川 脖牛川 五级河流有十里长川 清水川 石马川 胡桥沟 大板兔沟 永兴沟 六级河流有阳湾川 地界川 木瓜川 红寺沟及黄羊城沟 长 1 公里以上的沟道有 1245 条 其中 50 至 100 平方公里流域面积 的河流有 6 条 均属黄河水系 黄河自 X 县墙头乡入境 流经九个乡镇 流程 103 公里 占黄河全长的 1 9 多年平均流量为 822 立方米 秒 洪水期最大流量可达 11500 立方 米 秒 皇甫川县境内流程 48 公里 年径流量 2 028 亿立方米 年输沙量 6120 万吨 最 大流量 8400 立方米 秒 县城东部的黄河天桥水电站 装机容量为 12 8 千瓦 年发电量 为 6 07 亿度 全县 23 个乡镇全部通电 由于靠近黄河 全县水资源 地表水年径流量 为 5 911 亿立方米 地下水 2 32 亿立方米 年 可采量为每年 1 15 亿立方米 孤山川水 能资源储量为 7070 千瓦 X 县煤炭储藏面积达 950 平方公里 初步探明储量就有 200 亿吨 其中侏罗纪煤 150 亿吨 储藏面积 650 平方公里 分布在 8 个乡 煤层地质构造简单 层位稳定 埋 藏浅 宜于露天平峒开采 X 煤属世界优质煤 平均发热量为每公斤 6900 至 7200 大卡 灰分仅占 5 10 硫仅占 0 31 至 0 86 磷仅占 0 002 至 0 0025 属特低硫 特低磷 特低灰 中高发热量 不粘和弱粘长焰优质动力煤和化工用煤 近年来 国家实施西部大开发战略 为西部地区提供了良好的政策环境和机遇 国 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 3 家重点支持西部地区交通 能源建设项目 加大对基础设施 生态建设和重点工程的投 入 支持以资源开采为主的城市和地区加快发展可持续产业和配套产业 为榆林市和 X 县的发展提供了难得的历史机遇和广阔的发展空间 X 县抓住西部大开发机遇 立足能 源优势 促进全县经济快速发展 工业已基本形成了以煤炭为龙头 电力 化工 建材 为骨干的地方工业体系 随着国家西部大开发战略的推进和陕北能源化工基地的建设 将为本地区经济进一步快速发展提供良好的投资环境 1 2 2 项目现状 XXXX 镁合金有限公司位于 X 县老高川乡石尧店村 地处 X 县的西部 神府煤田 腹地 周边与县域内的大昌汗乡 新民镇 三道沟乡 庙沟门镇相临 北与内蒙古伊旗 羊市塔镇接壤 南与神木县店塔镇一水相连 XX 镁合金公司始建于 2008 年 4 月 2010 年建成投产 年生产镁合金 2 万吨 硅铁 2x25000kVA 兰炭 36 万吨 煤焦油 2 25 万 吨 其中生产的金属镁和镁合金获国家认证中心 ISO9000 认证 并取得自营出口权 产 品远销日本 美国 韩国等国家 金属镁合金及其辅助产业均为资源型 高耗能产业 竞争激烈 如何有效降低成本 成为制约企业竞争力提高的瓶颈 XX 镁合金公司本着打造科技创新型 资源节约型 安全标准型 环境友好型 建设效益最优化企业的宗旨 拟利用生产设施废弃热源点 将其回收利用 一方面 降低污染 取得良好社会效益 另一方面 利用废弃热能发电 降低生产成本 取得良好经济效益 综合现有生产装置 主要有以下热源点 还原车间高温镁渣 渣量 15t h 温度 1200 目前直接自然堆放 通过空气自 然冷却 热污染严重 特别是在夏季排放造成车间内工作环境恶劣 针对目前还原 罐金属镁出渣劳动强度大 工作环境恶劣的特点 公司已经和有关科研院所在合作 研究镁渣通过压缩空气输送 采用分步补气的办法 镁渣被压缩空气冷却 温度不 断降低 具备向水泥厂的冷态输送要求 压缩空气则被不断加热 最终形成高温热 风 温度达到 400 左右 精炼车间高温烟气 流量 26000Nm3 h 温度 650 目前主要是直接排放 热 污染较为严重 煅烧车间两台回转窑煅烧后烟气的温度相对比较高 达到 700 流量 39000Nm3 h 主要其利用方式主要是设置管道式余热锅炉 共两台 单台出力 12t h 所产生蒸汽主要用来射汽抽真空 金属镁原设计还原时间为 8 小时 实际还 原时间 12 小时 用汽量降低到 4 8t h 未有效利用锅炉容量 余汽冬季用来采暖 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 4 夏季大部分对空排放 既造成介质的损失 也造成环境污染 硅铁冶炼 主要为高温烟气 流量 155000Nm3 h 温度 450 目前设置主要通 过混冷风降温后进入布袋除尘器除尘 排入烟囱 高温烟气携带能量不但被浪费掉 又额外增加吸风机的出力 增加运营成本 针对以上热源点 高温烟气采用管壳换热式余热锅炉产生低压参数蒸汽 高温镁渣 能量则利用现场试验成果 利用换热后热风设置管壳换热余热锅炉 此技术西安交通大 学已经有试验成熟技术 拟用在本工程上 以上热源点产生蒸汽 混合后进入汽轮机做 功 带动发电机发电 1 3 项目提出的背景及建设的必要性和可行性项目提出的背景及建设的必要性和可行性 为了保证国民经济健康 快速的发展 国家发布了 国民经济和社会发展 十二五 归化纲要 近期针对能源利用 国务院又相继出台了 节能减排综合性工作方案 主 要是为了控制能源消耗迅速增加 污染物排放进一步加大的局面 要求运用经济和法律 包括必要的行政手段 以科学发展观为指导 按照党的十七大提出的走新型工业化道路 要求 以转变发展方式为主线 以降低资源消耗 减少废物排放和提高资源产出效率为 目标 加快建设资源节约型 环境友好型社会 自觉实现从重经济增长轻环保到经济和 环保并重的转变 从环保滞后经济发展到同步发展的转变 把建设资源节约型和环境友 好型社会放在工业化 现代化发展战略的突出位置开展资源合理利用 是我国的一项长 期的重大技术经济政策 也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针 为贯彻落实国务院转批国家经贸委等部门 关于进一步开展资源综合利用意见的通 知 国发 1996 有点老搜一下节能减排的新政策等文件的精神 国家经贸委于 2000 年 7 月下发了 关于印发 资源综合利用电厂 机组 认定管理办法 的通知 该办 法适用于全国所有的资源综合利用电厂 机组 该管理办法中明确指出 资源综合利 用电厂 机组 是指利用余热 余压 城市垃圾 煤矸石 石煤 油母页岩 煤泥等 低热值燃料生产电力 热力的企业单位 对于以工业余热 余压为工质的资源综合 利用电厂 应依据产生余热 余压的品质和余热量或生产工艺耗汽量和可利用的工质参 数确定工业余热 余压电厂的装机容量 并且特别指回收利用工业生产过程中产生的可 利用的热能及压差进行发电的企业 为了积极响应国家产业政策及能源政策 XX 镁合金有限公司依据自身用能及耗能 情况 利用金属镁冶炼中产生的余热 废渣 建设一座环保型 资源综合利用发电工程 在用能过程中 始终把握 节约能源 回收循环 废物再用 三个原则 始终寻求消耗 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 5 最少的能源 生产出最多产品的技术方案 利用废气 废渣 循环利用能源 达到经济 环保 生产最优化 探索出一条循环发展的经济模式 以这三方面为用能的管理理念 使能源的使用更加合理化 全面化 同时在产品结构 产出效率 资源节约 环境保护 等方面都达到行业先进水平 本项目利用金属镁和硅铁冶炼中产生的余热 废渣生产热能 电能 电厂的产品 热能和电能又将回用于冶金生产 这套系统回收了金属镁冶炼中产生的大量的低热值 废气 废渣 减少了生产排放废气对环境的热污染 不仅解决了能源浪费问题 而且还 改善了当地的环境质量 这将给企业带来巨大的经济效益和社会效益 是典型的循环经 济的范例 图 1 所示为 X 镁业冶炼余热综合利用流程图 图图 1 X 镁业冶炼余热综合利用流程图镁业冶炼余热综合利用流程图 本项目具备以下特点 1 本工程系资源节约型项目 金属镁煅烧车间和精炼车间均采用煤气为燃料 对其排放的高温烟气如不利用 必 将造成对余热资源的浪费以及对环境的污染 另外 金属镁冶炼的配套设备硅铁电炉在 生产硅铁的过程中也将产生一部分高温烟气 本工程采用烟道式余热锅炉综合利用金属 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 6 镁冶炼和硅铁电炉生产中排出的这部分高温烟气 产生高温蒸汽带动汽轮发电机组发电 它的建设将能提高 X 县 XX 镁合金有限公司的产品利用等级 使其废气余热得到充分合 理利用 改善了能源结构 促进了企业经济增长方式的转变 本工程系环境友好型项目 金属镁还原车间生产金属镁时同时还将排出一定量的工业废渣 这些镁渣如不加以 利用 将会造成其大量的排放堆积 占用大量的土地资源 同时对农作物和周围环境也 造成极大的影响 镁渣随着雨水的冲淋汇入江河湖泊会对水体造成极大影响 严重危机 到人类的身体健康及农作物的生长 还原车间排出的镁渣温度能达到 1200 利用西安 交通大学能动学院的流化技术 可利用其能量 产生低压参数蒸汽 推动汽轮发电机组 做功发电 硅铁电炉在冶炼过程中将产生大量的烟尘 如不治理将严重污染环境 硅尘 中 SiO2含量在 90 左右 是优良的水泥掺和剂 对于提高水泥的强度和加强混凝土的 致密性十分有效 同时 硅粉在耐火材料 石油工业等方面均有广泛的用途 目前硅微 粉收集及运输技术已经成熟且已应用于工程实际 因此 有效 合理地利用镁渣及硅微 粉具有显著的环境效益和经济效益 总之 镁渣及硅微粉的合理回收充分实现了废物的 循环利用 做到了废弃物的零排放 这也将使本工程成为环境友好型的项目 拟建设的 2 6MW 余热综合利用发电机组的废气消耗量为 414000Nm3 h 按年 运行小时数 7200 小时计 经计算 相当每年节约标煤 2 73 万吨 相应年减少 CO2排放 7 15 万吨 SO2排放 232 吨 NOX排放 202 2 吨 回收镁渣 108000 吨 回收硅微粉 3629 吨 符合国家节能减排政策 总之 本工程建成后 企业资源产出效率可达到同行业领先水平 单位产品能源 水 原材料消耗显著降低 低于行业平均水平 废物循环利用水平大幅度提高 固体废 物基本上实现综合利用 废气 余热等将得到充分合理利用 污染排放量大幅度降低 三废 排放将能达到行业领先水平 1 4 可行性研究主要设计原则可行性研究主要设计原则 本工程总的设计原则为 技术先进 方案合理 节能环保 建设规模 2 6MW 直接空冷凝汽式机组 计划 2012 年底投产 建设厂址 根据余热发电的特点 项目选址 X 县老高川乡石尧店村 XX 镁合金 公司硅铁生产台段 布置在硅铁生产装置侧面 距离金属镁车间 300 米 距离公司总降 站 50 米 处于厂区负荷中心 场地已经做到三平一通 建设区域自然条件良好 不受 当地文物 景点及军事设施等影响 地质方面无新构造活动 属地质构造稳定地段 可 X 镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 7 以建厂 供水水源 根据业主与 X 县水务公司达成的协议 采用 X 县水务公司专供工业 园区的黄河水为生产水源 化水系统 根据水质情况 采用过滤 反渗透工艺 采用 PLC 控制 主机选型与主厂房布置 锅炉为对流换热式余热锅炉 汽机拟采用 6MW 直接 空冷凝汽式机组 配套两台 6MW 汽轮发电机 根据该电站的特点及建设规模 接入系统方案初步拟定为 发电机出口电压采 用 10 5kV 站内设置发电机电压母线 为单母线 发电机通过真空断路器与母线相连 接 10kV 母线再经一回 10kV 电缆联络线与 XX 镁合金有限公司内部 110kV 总降站 10kV 母线侧连接 热工控制 采用机 炉 电集中控制方式 设一个单元控制室 投资估算及财务评价 主要包括电厂范围内的所有子项的工程造价 并根据总 投资对项目的赢利性进行分析 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 8 2 电力系统电力系统 2 1 概述概述 榆林地区电网属陕北电网 并通过天桥电站 110kV 出线与山西联网 陕北电网由 330kV 电网及 110kV 电网组成 330kV 线路南起黄陵与关中的金锁关 330kV 变电站 相接 北经延安 榆林至神木 全长单回架空线 长约 400 多公里 110kV 主网架覆 盖全榆林市 鉴于陕北 330kV 电网很薄弱 而陕北重化工基地建设如火如荼 而目前 110kV 输送能力有限 为适应陕北能源 化工的大发展 加强电网的建设 X 省电力 公司已在陕北增设第二回 330kV 线路 即桃曲 延安 榆林 神木 330kV 线路 其 中桃曲 延安段 2004 年底已经建成 2005 年底又延伸至榆林 神木 神木至 X 双回 330 kV 输变电工程已进入实施阶段 因此 X 县主干网为 110kV 2 2 接入系统方案接入系统方案 根据该电站的特点及建设规模 接入系统方案初步拟定为 发电机出口电压采用 10 5kV 站内设置发电机电压母线 为单母线 发电机通过真空断路器与母线相连 接 10kV 母线再经一回 10kV 电缆联络线与 XX 镁合金有限公司内部 110kV 总降站 10kV 母线侧连接 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 9 3 烟气余热情况烟气余热情况 3 1 烟气余热现状烟气余热现状 XX 镁合金公司废弃能源主要来源于金属镁冶炼 硅铁冶炼生产过程中产生的废 气 废渣 金属镁冶炼车间设置两台回转煅烧窑 用于白云石的煅烧 目前每台回转窑后面 配置了 1 台余热锅炉 余热锅炉后面配置了引风机和正压布袋除尘器 精炼车间产生的烟气在烟道内设置了一个空气预热器 用于预热精炼车间燃烧用 的空气 这部分热消耗很小 还有很大一部分烟气热量没有利用 XX 镁合金有限公司硅铁电炉高温烟气的流程是 电炉高温烟气 旋风除尘器 引风机 布袋除尘器 排入大气 高温烟气在进入布袋除尘器之前需要冷却到布袋滤 袋承受温度以下 采用混风的形式冷却烟气 既浪费了宝贵的余热资源 又对周边环 境造成了热污染 3 2 烟气余热数据烟气余热数据 目前金属镁冶炼煅烧车间单台余热锅炉的参数为烟气温度 700 烟气量为 39000Nm3 h 共计 78000 Nm3 h 两台硅铁电炉产生的高温烟气参数根据业主提供的数据 每台电炉的烟气量约为 15 5 104Nm3 h 烟气温度 450 精炼车间的余热烟气经过现场测得预热器后烟气量为 26000 Nm3 h 烟气温度为 650 余热利用潜力很大 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 10 4 厂址条件厂址条件 4 1 厂址地理厂址地理 XX 镁合金有限公司成立于 2008 年 投资 8000 万元 致力于镁合金冶炼 煤 化工产业 位于 X 县老高川乡石尧店村 交通十分方便 集中区范围内为荒沙沟 壑和沙丘 不占耕地 考虑项目建设的目的是在于对硅铁生产过程中的副产品进行 综合利用 本着电厂厂址就近硅铁生产线布置 以节约项目投资的原则 本工程只 选定一个厂址 即 X 县老高川乡 XX 硅铁厂内 本阶段对上述厂址进行可行性研究 的工作 4 2 交通运输交通运输 铁路运输 X 县境内现有神保线 神朔县 韩和线三条铁路 年运力可达 1 亿 吨 铁路运输条件便利 电厂大件可通过铁路运到孤山集运站 公路运输 全县形成以包府路为主干线的交通运输网络 公路通车里程 903 59 公里 水泥路 30 条 118 18 公里 到年底公路通车里程将达到 1784 7 公里 地方公 路养护完成好路里程 252 公里 年平均好路率达 70 公路运输条件方便 厂区周边地区乡镇公路发达 交通运输条件方便 大件运输可在火车卸货场再 通过公路运到厂区 4 3 电厂水源电厂水源 为推进节水型社会建设 乡镇水资源匮乏的现状 同时厂区地处北方寒冷地区 机组采用直接空冷机组 以节约用水 本工程 2 6MW 机组正常运行时 平均用水 量约为 13m3 h 按年运行按 7200 小时计算 年总用水量约为 9 36 万 m3 电厂用水 与硅铁生产用水一起规划由西北部高台的兰炭生产区统一提供 生活用水 消防水 也由兰炭生产区供给 4 4 岩土工程岩土工程 X 县位于长城沿线陕北黄土高原东北部和毛乌素沙漠的南缘 X 省的最北端 晋陕蒙三省 区 交界 本地区土层性状及工程地质特性分述如下 4 4 1 地形地貌 场地植被稀少 除少量稀疏灌木外基本是波状沙地 场地地势开阔面积较大 有充分的发展用地 地层由表层风积粉细砂 冲湖积细砂及侏罗系煤系地层构成 厂址地段现为荒地砂层厚度约 5 10 米 呈半固定的风积砂丘 4 4 2 岩土工程条件 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 11 根据建设单位提供的拟建厂址附近其他项目的岩土工程勘察报告推知 场地地 基土主要由表层风积粉细砂 冲湖积细砂与第四纪中更新世 Q2 黄土状粉土组 成 根据岩性及工程特性的不同自上而下可分 4 层 各地层特征描述如下 O 填土 浅黄色 主要有黄土状粉土组成 混钙质结核 结构疏松 多呈絮状 结构 局部可见块状土 欠压密 稍湿 松散 层厚 1 50 13 80m 层底深度 1 50 13 80m 为新近平整场地时填沟而成 黄土状粉土 浅黄 褐黄色 块状结构 稍湿 硬塑 具白色钙质条纹和黑 色斑点 摇震反应不明显 低韧性 无光泽 弱胶结 含钙质结核 层厚 1 60 7 00m 层底深度 3 00 7 00m 场地内均有分布 场地土不具湿陷性 工程特性较 好 承载力特征值 180kPa 黄土状粉土 浅黄 灰黄色 块状结构 稍湿 硬塑 坚硬 具白色钙质条 纹和黑色斑点 摇震反应不明显 低韧性 无光泽 强胶结 含钙质结核或钙化土 局部地段结核成层或透镜体分布 局厚 1 30 7 00m 层底深度 9 00 11 20m 场地 内均有分布 场地土不具湿陷性 工程特性较好 承载力特征值 200kpa 黄土状粉土 浅黄 灰黄色 块状结构 稍湿 坚硬 具白色钙质条纹和黑 色斑点 摇震反应不明显 高韧性 高强度 无光泽 强胶结 含钙质结核或钙化 土 局部地段结核成层或透镜体分布 揭露层厚 2 20 6 50m 深度 14 00 16 20m 场地内均有分布 场地土不具湿陷性 工程特性较好 承载力特征值 220kpa 4 4 3 地下水及水 土腐蚀性 勘察期间在勘探深度范围内未见露地下水 可不考虑地下水对拟建工程的影响 场地内地基土对混凝土不具腐蚀性 4 4 4 其它 场地土类型属中硬地土 建筑场地类别为 II 类 本工程抗震设防烈度为 6 度 设计基本地震动峰值加速度 a 0 05g 地震 动反应谱特征周期值 S 0 40s 场地土不具湿陷性 标准冻土深度 1 46m 4 5 水文气象水文气象 4 5 1 X 气候概况 X 县位于长城沿线陕北黄土高原东北部和毛乌素沙漠的南缘 X 省的最北端 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 12 晋陕蒙三省 区 交界 地属中温带大陆性季风气候 半干旱区 气候属北温带大 陆性季风气候 冬长而干冷 夏短而多暴雨 春旱严重 霜早雹多 南北气候差异 大 4 5 2 水文条件 防洪标准为 50 年一遇 发电车间为硅铁车间的配套车间 坐落于硅铁生产区 内 参考主生产区的标准进行工程设计 可确保电厂安全运行 为使土石方工程最小和填挖接近平衡 满足生产工艺的要求和道路连接的可能 保证场地不受内涝和雨水的迅速排除 因此场地竖向拟采用平坡式布置形式 周围 采用护坡 4 5 3 气象条件 气温 年平均气温 8 5 最热 7 月气温 24 1 最冷 1 月气温 10 2 极端最高气温 38 9 极端最低气温 28 1 气压 年平均气压 87 348kpa 湿度 年平均相对湿度 69 降水量 年平均降水量 440 9mm 日最大降水量 136 3mm 风速及风向 室外风速 3 3m s 冬季 3 1m s 夏季 最大风速 30m s 年主导风向 NW 全年平均日照 2894 9 小时 无霜期 177 天 太阳辐射总量 144 94kca cm2 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 13 年积雪厚度 120mm 最大冻土深度 1 46m 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 14 5 循环经济实施工程设想循环经济实施工程设想 5 1 全厂总体规划及总平面布置全厂总体规划及总平面布置 5 1 1 项目概况 本工程拟定厂址位于 X 县老高川石尧店村 XX 公司 根据现有废弃资源量及 能量品味 建设规模为 2 6MW 直接空冷 凝汽式汽轮发电机组 针对 X 的气候 特点及水源情况 工程方案采用空冷机组 只选择一个厂址 位于硅铁生产厂区内 只考虑发电车间及附属设施 办公生活 污水处理等公用设施由硅铁生产区考虑 5 1 2 总图布置方案 5 1 2 1 厂区总布置及原则 在布置设计时 应适当采用一些联合建筑 减少单位容量的用地面积 降低工 程造价 布置要求工艺流程合理 顺畅 功能分区明确 使电厂真正成为一个洁净 环保 符合国情 符合国家产业政策的发电车间 厂址的位置与方位 拟建厂址位置的确定主要考虑如下因素 直接空冷系统对厂址方位的要求 按照风洞试验成果和设计运行经验 原 则上需考虑大于 3m s 风速的出现频率 尽量选择 3m s 以上风速出现频率较大的风 向垂直于空冷凝汽器主进风侧的迎风面 但同时也要考虑当场地没有条件按上述要 求布置时 尽量避免布置成主导方向从炉后及侧后吹来的最不利方案 其它方向风 的影响则根据实际情况分析对系统的影响程度 考虑防范措施 由于不利风向的影 响 机组的经济运行将受到影响 虽然目前由于气象资料还不够全面 不论空冷凝 汽器主进风侧朝向那个方向 都有炉后风的不利影响 仅仅是影响大小的问题 能够适应自然地形及气象条件 厂址的方位不仅满足直接空冷最佳主进风 侧迎风面的需要 而且与地形等高线基本平行 这样能够减少厂区的土方工程量 出线方向及出线走廊 对厂区方位的要求 根据上述理由 结合厂址区域的气象条件 全年主导风向及夏季主导风向分别 为 NW S 因此 厂区主厂房 A 列朝向为北偏东 35 对于直接空冷电厂来讲 都是比较理想的方位 功能分区明确合理 本项目考虑经济 节约用地 工艺方便决定将空冷机组 化学水处理 一体布 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 15 置 整个厂区分为硅铁生产区 余热锅炉区 发电主厂房区 空冷系统 功能分区在可能的情况下尽量规整 边 检修及材料库区等 厂前行政管理及 生活区由硅铁生产线设计考虑 不再单独界尽可能对齐 这样不仅整齐美观 也是 创造文明生产环境的一个重要组成部分 更有利于把主要道路形成网 使厂内的交 通畅通 对辅助生产设施 尽可能处理成封闭的庭院式 这种布置方式 便于管理 在空间上独立形成一个整体 除可供露天堆放一些材料外 亦有利于厂容的美观和 文明生产 5 1 2 2 厂区总平面规划布置 厂区总平面采用以南北走向的主干道一分为二 主干道西侧为硅铁生产区和余 热锅炉及发电主厂房区 主干道东侧为生活办公区 主干道北侧直达仓库 主厂房 不考虑扩建 主厂房零米标高相当于黄海高程 1180 0m 为了节约用地 充分利用 空间 空冷机组 化学水处理一体布置 空冷系统布置在主厂房东侧 厂区西侧自西向东布置 1 余热锅炉 2 余热锅炉 主厂房 空冷系统 余热 锅炉北侧为硅铁生产布袋除尘系统及上料平台 根据工艺所提要求 锅炉至主厂房 间距 5m 主厂房至空冷系统间距 4 5m 主厂房做防火墙 主干道东侧为员工办公宿舍综合楼 最东侧为食堂 5 1 2 3 厂区主要出入口及道路 厂区主要出入口的选定 涉及到电厂的施工和运行中人流 车流 货流合理管 理以及电厂的文明生产和安全运行 主干道宽 7m 次干道宽 5m 转弯半径 5m 根据厂址周围的既有公路的现状 进厂道路沿线的地形情况 电厂主入口规划在厂 区的南侧 厂外道路的路径 向西与现有的金属镁公司 兰炭生产出厂道路相连 该道路采用混凝土路面 宽度为 4m 向东为下山道路 5 1 2 4 厂区竖向布置 由于厂区的用地面积较小 所以竖向布置采用了平坡式布置方式 与余热锅炉 与主厂房零米标高为 1180m 室外标高为 1179 7m 其余建筑物室内外高差一般为 0 15m 厂区排雨水采用有组织排水 在对地表径流进行合理组织后 利用道路 通过雨水管道排至厂外北侧的自然冲沟中 厂区标高的确定 主要考虑了电厂主要 建构筑路物的地基处理费用 5 1 2 5 厂区管沟规划 电厂厂区管 沟 线种类繁多 纵横交错 是总图设计中最为复杂的部分 管 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 16 线的综合规划要从整体出发 结合规划容量 管线性质 施工维修等基本要求 统 一规划 使管道之间 沟道之间 管沟之间 管沟与建筑物之间在平面和竖向上的 相互协调 交叉合理 生产安全 检修方便 有利厂容 同时还要考虑当电厂达到 规划容量时 管道 沟道 支架等与前期工程的顺畅相接 保证已投产的机组正常 运行 厂区地下管线的规划 按照地下直埋 地下管沟 架空三种敷设方式布置 地下敷设的最大优点是 布置整齐 厂容美观 同时也能与北方地区的自然条件相 适应 地下直埋管道的优点是节省投资 架空敷设优点是便于检修 结合本工程的 具体情况 煤气管道将采用地上架空敷设 各种水管管道 暖气管道 除盐水管道 事故排油管道等均采用地下直埋敷设 电缆采用地下沟道 直埋敷设 厂管沟规划设计中拟采取如下措施 通过合理布置 缩短管 沟的长度 以节 省地下 地上设施的用地面积 合理规划沟道 管道与管道 沟道与管道的平面位 置和立体交叉 管沟间的交叉将遵循以下原则 压力让自流 小管让大管 柔性让 刚性 管道让沟道 工程量小的让工程量大的 进行合理的平面布置及恰当的垂直 排列 5 1 2 6 厂区绿化规划 绿化设计是总布置设计中的一个重要环节 它不仅是环境保护的需要 也是配 合空间设计达到某种景观效果美化环境的需要 绿化是需要合理组织的 它可以组 成独立的景观选型 也可以起到引导人们的视线 切割空间 遮挡不佳景观的作用 绿化还有它的一些特殊功能 如 遮阳 防尘 防风 减小热辐射 隔噪声声吸收 有害气体等 因此一个好的总体设计 必须对绿化规划作出慎重周密的考虑 绿化规划 针对不同的功能分区 不同的要求 并结合本工程的自然条件合理 规划 在电厂围墙四周种植树木 种植引起防尘 吸尘效果好的乔木 并要求常绿 树与落叶树相结合 起到常年防止灰尘飘扬对厂区环境的污染 在 A 列外侧 满 足工艺要求的前提下 以种植草坪为主 建议在屋外配电装置内的空地上种植草坪 根据我国某些电厂的经验 这一做法不仅能够减小热辐射 对电气设备有利 而且 能够防止杂草生产长满足场地排水要求 道路两侧宜种植些灌木绿篱 增大厂区绿 化植被面积 美化环境 减少污染 为电厂职工创造一个优美 舒适的环境 5 1 2 7 发电车间用地指标 表表 5 1 发电车间用地指标发电车间用地指标 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 17 项 目单 位工程量备注 厂区围墙内用地面积m28551 9折合 12 8 亩 单位容量用地面积m2 kw0 7132x6MW 厂区内建 构筑物用地面积m23157 05 建筑系数 36 92 厂区内场地利用面积m25387 13 利用系数 63 1 厂区道路路面及广场地坪面积m21872 87 道路广场系数 21 9 绿化用地面积m21282 65 绿地率 15 5 2 装机技术方案装机技术方案 5 2 1 硅铁生产线余热概况 XX 镁合金有限公司电炉采用半封闭烟罩冶炼形式 烟气处理仍采用传统工艺 由电炉 半封闭集烟罩出来的高温含尘烟气 经旋风除尘器去除了火星和大颗粒粉 尘 以及采用了混风方式降温后 经引风机进入布袋除尘器 除尘后 直接排入大 气 布袋除尘器滤袋内的粉尘经清灰 卸灰 由输灰车送走统一处理 针对电炉冶炼烟气的特点 工程设计方案为 硅铁炉的两个放散烟囱至锅炉出口母管之间 分别接一个旁路 这两个旁路汇 合后进入余热锅炉 烟气经换热后 从余热锅炉排出 接入余热锅炉出口母管 再 经过硅铁生产烟气系统的旋风除尘器 引风机 布袋除尘器 最后排放至大气中 硅铁生产的烟气系统以冶金院的设计为准 当余热电站任一环节发生故障时可以随 时切换到原有管道 不影响生产工艺正常运行 其余热回收工艺图如图 5 1 所示 5 2 1 1 XX镁合金有限公司对余热发电项目的要求 在工业生产冶炼企业 冶炼生产是主业 余热回收是副业 XX 镁合金有限公 司对本余热发电项目的技术方案要求如下 必须结合电炉冶炼工艺生产特点进行余热回收利用系统的设计 不能影响 正常生产 进布袋除尘器烟气温度控制在 160 以上 防止布袋结露 粘结及引风机 腐蚀 高效利用余热 投资合理 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 18 图图 5 1 硅铁炉余热回收系统工艺流程图硅铁炉余热回收系统工艺流程图 5 2 1 2 烟气余热情况 烟气余热现状 XX 镁合金有限公司电炉高温烟气的流程是 电炉高温烟气 旋风除尘器 引 风机 布袋除尘器 排入大气 高温烟气在进入布袋除尘器之前需要冷却到布袋滤 袋承受温度以下 采用混风的形式冷却烟气 既浪费了宝贵的余热资源 又对周边 环境造成了热污染 烟气余热数据 电炉烟气的流量和温度是波动的 这是由生产工艺的特点所决定 冶炼期间打 开炉门进行加料 捣炉等操作时 由于烟气管路负压运行会吸入过多冷空气 使烟 气温度产生较大波动 另外 每台铁合金电炉在冶炼过程中 每隔 2 个小时会有 30 40 分钟时间出铁水 此时烟气温度和流量都会有不同程度的下降 有时温度会 从 500 下降到 300 流量也有不同程度的下降 这个变化随冶炼周期也呈现周 期性波动 根据业主提供的数据 烟气量为 15 5 104Nm3 h 烟气温度 450 该数据作为基础设计依据 考虑到烟气温度和流量的波动情况 主要设备参数 的选取都有一定裕量以及超负荷运行能力 如余热锅炉蒸发受热面就是按最大烟气 参数进行设计 留有富余量以保证适应烟气参数波动的影响 5 2 1 3 项目技术方案 本工程利用烟气余热发电 运行方式为以热定电 机组选型按全年发电量最大 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 19 化优化设计 利用过热蒸汽发电实现机组运行 适应硅铁电炉周期性的烟气参数波 动 保证机组安全 平稳运行 并提高发电效率 1 和 2 两台 25000kVA 的硅铁电炉 每台单独设置一台余热锅炉 根据业主提供的烟气参数 烟气量 15 5 104Nm3 烟气温度 450 烟气含尘量 3g Nm3 烟气成分 如表 5 2 所示 表表 5 2 硅铁炉余热锅炉烟气成分硅铁炉余热锅炉烟气成分 项目 COCO2H2OO2N2 百分数 0 05 3 90 1 80 17 20 77 05 通过计算 锅炉参数如下所示 表表 5 3 硅铁炉余热锅炉技术参数硅铁炉余热锅炉技术参数 项目单位参数 单台 锅炉型号QC155 450 18 92 1 7 350 锅炉进口烟气温度 450 锅炉进口烟气量 标况 Nm3 h15 5 104Nm3 锅炉给水温度 105 主蒸汽压力MPa 表压 1 7 主蒸汽温度 350 主蒸汽蒸发量t h18 92 锅炉出口烟气温度 160 烟气阻力Pa2000 两台硅铁余热锅炉产汽量为 37 84t h 5 2 2 金属镁生产线余热概况 XX 镁合金有限公司金属镁冶炼采用的是皮江法 镁的生产量为 2 万吨 年 到目前为止 皮江法仍是我国主要生产金属镁的方法 该工艺过程可分为白云 石煅烧 原料制备 还原和精炼四个阶段 将煅烧后的白云石和硅铁按一定配比磨 成细粉 压成团块 装在由耐热合金制成的还原罐内 在 1150 1200 及 1 33 10Pa 条件下还原得到镁蒸汽 冷凝结晶成固态镁 反应式是 MgCO3 CaCO3 MgO CaO 2CO2 然后经研磨与硅铁粉 含硅量 75 和萤石粉 氟化钙 95 混合制球 制 球压力 9 8 29 4MPa 送入耐热钢还原罐内 在 1190 1210 制成粗镁 反应过程 是 CaO s 2MgO s Si s 2Mg s 2CaO SiO2 s 然后经过熔剂精炼 铸锭 表面处理 产出金属镁锭 其工艺如图 5 2 所示 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 20 皮江法生产方式为间歇式 每个生产周期大约为 10h 可分 3 个步骤 1 预热期 装料后 预热炉料 排除炉料中的二氧化碳与水分 2 低真空加热期 盖上蒸馏罐的盖子 在低真空条件下加热 高真空加热期 罐内真空度保持 13 3 133 3Pa 温度达 1200 左右 时间 保持 9h 左右 由于外面水箱的冷却作用 钢套的温度大约为 250 镁蒸汽冷凝在钢罐中的 钢套上 最终 切断真空将盖子打开 取出冷凝着镁的钢套 蒸馏后的残余物为二 钙硅酸盐渣和铁 图图 5 2 金属镁生产工艺图金属镁生产工艺图 从还原车间生产出的粗镁 经过精炼车间再次炼制 形成合格的金属镁 然后 再用连铸机铸造成镁锭 5 2 2 1 可利用余热 在这个生产过程中 总共有 3 处余热可以利用 分别是回转窑的余热烟气 还 原车间的镁渣余热 精炼车间的余热烟气 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 21 以下从这三个方面 分别阐述余热的利用方式和锅炉选型 回转窑的余热烟气 XX 镁合金有限公司目前有两个回转煅烧窑 用于白云石的煅烧 生成 CaO 和 MgO 目前每台回转窑后面配置了 1 台余热锅炉 用于还原车间蒸汽抽气器 余 热锅炉后面配置了引风机和正压布袋除尘器 目前余热锅炉的参数为 0 8MPa 180 蒸汽量为 12t h 由于煅烧后烟气的 温度相对比较高 达到 700 烟气量为 39000Nm3 因此完全可以采用高参数蒸 汽 经汽轮机发电后 再抽汽用于蒸汽抽气器 这样利用效率较高 根据甲方提供 的烟气成分 经过计算后 确定经改造后的余热锅炉的参数为压力 1 7MPa 温度 350 蒸汽量为 10 8t h 因为改造后余热锅炉的烟气量与原来相同 所以后面的辅机 引风机和正压布 袋除尘器 都不需要改造 可以直接使用 比较节省投资 表表 5 4 改造后回转窑余热锅炉技术参数改造后回转窑余热锅炉技术参数 项目项目单位单位参数 单台 参数 单台 锅炉型号QC3 9 700 10 8 1 7 350 锅炉进口烟气温度 700 锅炉进口烟气量 标况 Nm3 h39000 锅炉给水温度 105 主蒸汽压力MPa 表压 1 7 主蒸汽温度 350 主蒸汽蒸发量t h10 8 锅炉出口烟气温度 125 烟气阻力Pa1800 因此经改造后的两台余热锅炉的产汽量为 21 6t h 还原车间的镁渣余热见专题报告 有吗 精炼车间的余热烟气 从精炼车间产生的烟气分为两部分 其中一个出口烟气的经过除尘脱硫处理后 经钢烟囱排放 另一出口烟气经烟囱直接排放 直接排放的这部分烟气实际情况是 在烟道内设置了一个空气预热器 用于预热精炼车间燃烧用的空气 这部分热消耗 很小 还有很大一部分余热量没有利用 直接排放了 经过现场测得预热器后烟气 量是 26000Nm3 烟气温度是 650 因此余热潜力还是很大 可以采用余热锅炉 的形式 把这部分热量转化为蒸汽 进而推动汽轮机做功 最后发电 根据烟气温度 烟气量 以及烟气成分 按 125 的排烟温度计算 可以产生 参数为 1 7MPa 350 的过热蒸汽 7 5t h 金川鸿泰镁业冶炼余热综合利用发电工程 可行性研究报告 22 因为之前精炼车间烟气至烟囱之间没有引风机 烟气直接经过烟囱排放 增加 余热锅炉后 锅炉阻力约为 1000Pa 因此需要增加一台引风机 风压为 1800Pa 风量为 48077m3 h 表表 5 5 精炼车间余热锅炉技术参数精炼车间余热锅炉技术参数 项目项目单位单位参数 单台 参数 单台 锅炉型号QC2 6 650 7 5 1 7 350 锅炉进口烟气温度 650 锅炉进口烟气量 标况 Nm3 h2 6 104Nm3